Nadszedł ten dzień. Teraz możemy cieszyć się najbardziej realną wizualizacją czarnej dziury. Tak powiem, lepiej poznaj codzienne życie tych kosmicznych potworów. Dzieje się tak, ponieważ NASA opublikowała imponujący render symulowanej czarnej dziury, który pokazuje, jak ekstremalne siły grawitacyjne wytwarzane przez te masywne obiekty zniekształcają światło wokół nich, tworząc efekt krzywego lustra. Wizualizacja pod różnymi kątami pokazuje pozostałości gwiazd, które zginęły w wyniku eksplozji supernowych.
Jak wygląda czarna dziura?
Jeśli po obejrzeniu tej wizualizacji nie w pełni rozumiesz, co się dzieje, powiemy Ci. Jedną z najbardziej godnych uwagi cech tego nagrania wideo jest „dysk akrecyjny” czarnej dziury - gorący, cienki, wirujący dysk utworzony przez materię, która powoli wiruje w środku obiektu. W miarę wchłaniania substancji emitowane przez nią światło jest zniekształcane, tworząc charakterystyczny wygląd.
Kadr z filmu symulacyjnego NASA.
Materiał znajdujący się najbliżej środka dysku porusza się niewiarygodnie szybko, obracając się z prędkością bliską prędkości światła. W międzyczasie zewnętrzne części dysku poruszają się trochę wolniej. Kiedy patrzymy na czarną dziurę z boku, lewa strona dysku akrecyjnego wydaje się jaśniejsza niż prawa. Można to wytłumaczyć zjawiskiem znanym jako „promieniowanie dopplerowskie”, w którym pozorna jasność materii poruszającej się z prędkością bliską prędkości światła zmienia się pod wpływem zjawisk opisanych w teorii względności Alberta Einsteina.
Jednak kiedy patrzymy na czarną dziurę bezpośrednio twarzą w twarz, różnice w jasności nie są widoczne, ponieważ materia na dysku nie porusza się. W centrum wizualizacji znajduje się obszar pozbawiony światła, zwany „cieniem czarnej dziury”, który jest mniej więcej dwa razy dłuższy niż horyzont zdarzeń - punkt na zewnątrz czarnej dziury, z którego nawet światło nie może uciec z powodu silnego przyciągania grawitacyjnego. Poza horyzontem zdarzeń nie działają wszystkie znane prawa fizyki, a grawitacja jest nieskończona.
Film promocyjny:
Wreszcie uważny obserwator zauważy „pierścień fotonów”, który otacza środek czarnej dziury. Wygląda prawie identycznie pod każdym kątem widzenia w renderowaniu. W rzeczywistości światło może kilka razy okrążyć czarną dziurę, zanim ucieknie i stanie się dla nas widoczne.
Jak powstała wizualizacja czarnej dziury?
Twórca obrazów Jeremy Schnittman z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland mówi, że symulacje takie jak te pomagają nam dokładnie zrozumieć, co Albert Einstein miał na myśli, opisując, jak grawitacja zniekształca strukturę czasoprzestrzeni. Naukowcy zauważają, że do niedawna wizualizacje były ograniczone wyobraźnią i programami komputerowymi. Teraz dzięki staraniom specjalistów możemy zobaczyć, jak żyje prawdziwa czarna dziura.
Przypomnijmy, że w kwietniu tego roku naukowcy współpracujący z globalną siecią radioteleskopów Event Horizon przeszli do historii, pokazując światu obraz czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki M87, która znajduje się w odległości 53 milionów lat świetlnych od Ziemi. Według ekspertów prawie każda galaktyka we Wszechświecie ma w swoim centrum supermasywną czarną dziurę.
Według naukowców, którzy pracowali nad wideo, proces podzielono na dwa etapy. Najpierw napisano program komputerowy, aby obliczyć, jak światło wędruje wokół czarnej dziury i jak będzie wyglądać z daleka. Następnie zamodelowano inne elementy krążące wokół czarnej dziury, w tym pola magnetyczne. To, co widzimy na filmie, jest wynikiem połączenia dwóch programów.
Połączenie tych filmów z innymi danymi naukowymi pokazuje, jak piękna i jednocześnie onieśmielająca jest ogólna teoria względności. Wyobraźmy sobie, że podróże kosmiczne stały się rzeczywistością. Jak astronauta zobaczyłby czarną dziurę, gdyby był w pobliżu? Eksperci uważają, że to, co zobaczył, wyglądało prawie tak samo jak na filmie.
Lyubov Sokovikova